Os astrônomos descobriram o quinto e mais brilhante representante das “vacas” cósmicas – uma classe incomum de flashes de estrelas massivas no final de suas vidas. Supõe-se que a explosão do AT2020mrf produziu um magnetar de milissegundos ou um buraco negro de massa estelar cercado por um disco de acreção, o que garantiu a alta luminosidade do flare na faixa de comprimento de onda dos raios-X.
Tipos de supernovas
Graças a observações de explosões de supernovas nos últimos 20 anos, os astrofísicos descobriram que estrelas massivas morrem de maneiras surpreendentemente diversas. De particular interesse é o grupo de transientes ópticos FBOT (Fast Blue Optical Transient), associados a explosões de supernovas, que foram descobertos há apenas alguns anos. Eles são caracterizados por um rápido aumento no brilho (menos de 12 dias para o pico), um forte fluxo óptico e uma cor azul.
No entanto, eles são difíceis de estudar e registrar devido à rápida queda de brilho, que foi corrigida por levantamentos do céu usando sistemas de telescópios automáticos.
Atualmente, os cientistas distinguem três subtipos diferentes de FBOT: supernovas subluminosas do tipo Ib/IIb com uma casca quebrada, supernovas brilhantes dos tipos IIn/Ibn/Icn e as erupções mais brilhantes e mais curtas (menos de 2,5 dias até o pico), chamadas “vacas” – em homenagem à vaca transitória AT2018 descoberta pelo sistema ATLAS em 2018.
No total, foram descobertas quatro erupções de “vaca cósmica”, caracterizadas por uma enorme luminosidade, que atinge 1043 ergs por segundo, e foram encontradas em galáxias formadoras de estrelas de baixa massa.
A alta luminosidade indica a existência de matéria circunstelar densa, o que indica uma perda significativa de massa pela estrela progenitora antes da explosão.
A natureza de tais erupções ainda não é compreendida, mas a rápida variabilidade do fluxo suave de raios X sugere a existência de uma fonte central de energia (motor central), que pode ser um objeto compacto ou ondas de choque.
Astrônomos descobriram a “vaca” cósmica mais brilhante até hoje
Um grupo de astrônomos relatou a descoberta de um novo flare tipo “vaca”, que foi o transiente óptico AT2020mrf (ou SRGe J154754.2+443907). Ele foi inicialmente detectado pelo sistema de telescópio terrestre ZTF (Zwicky Transient Facility) em 12 de junho de 2020 e, em 14 de junho, o flash foi visto pelo sistema ATLAS (Asteroid Terrestrial-impact Last Alert System).
No período de 21 a 24 de julho de 2020, o AT2020mrf foi observado pelo telescópio de raios-X eROSITA instalado no observatório orbital russo-alemão Spektr-RG, que realizou o segundo levantamento de todo o céu. O Observatório Keck, o Telescópio Subaru e vários outros telescópios ópticos terrestres também participaram dos estudos do transiente.
AT2020mrf tornou-se o representante mais brilhante de sua classe, o pico do brilho do flash foi alcançado já 3,7 dias após o início. AT2020mrf explodiu em uma galáxia com um desvio para o vermelho de z = 0,1353, que tem uma massa estelar de 108 massas solares e uma taxa de formação estelar específica de 10 massas solares por ano, o que apóia a ideia de que explosões como AT2018cow ocorrem predominantemente em galáxias anãs .
A “vaca” cósmica exibiu um comportamento curioso na faixa de comprimento de onda dos raios X. Os dados do eROSITA obtidos 35 a 37 dias após o início da erupção revelaram um fluxo de raios X com energia quântica de 0,3 a 10 kiloelétron-volts e uma luminosidade de 2 × 1043 erg por segundo, que é cerca de 20 vezes maior que a do AT2018cow.
Ao mesmo tempo, a forma do espectro de raios X e a variabilidade do fluxo de radiação se assemelhavam ao primeiro representante das “vacas” cósmicas. 328 dias após a explosão, AT2020mrf foi visto pelo telescópio Chandra, que determinou que a luminosidade da fonte é de 1042 ergs por segundo, o que é mais de 200 vezes maior que a de AT2018cow e CSS161010. Ao mesmo tempo, o fluxo de raios X permaneceu variável.
A luminosidade de rádio do AT2020mrf foi de 1,2×1039 erg por segundo aos 261 dias após a explosão, o que é semelhante a outras “vacas” e pode ser explicado pela radiação síncrotron da interação entre as ondas de choque e o meio circunstelar denso.
Quanto à emissão de raios X de AT2020mrf, dois objetos nascidos como resultado da explosão de uma estrela massiva podem atuar como um motor central: um jovem magnetar de milissegundo (uma estrela de nêutrons com um campo magnético no nível de 1,4 × 1014 gausses ) ou um buraco negro de massa estelar cercado por um disco de acreção.
A descoberta de AT2020mrf confirma a ideia de que “vacas” cósmicas, juntamente com longas explosões de raios gama e explosões SLSN-I, representam uma classe separada de explosões de estrelas massivas, onde o motor central desempenha um papel importante. É interessante que todas essas três classes de explosões ocorrem mais frequentemente em galáxias anãs, e a baixa metalicidade das estrelas progenitoras pode desempenhar um certo papel em tais explosões.
Os cientistas esperam que novos representantes de transitórios do tipo FBOT e novas “vacas” cósmicas sejam descobertos em um futuro próximo.
Publicado em 27/01/2022 20h09
Artigo original: